Об’єкти-ітератори. Використання ітераторів та генераторів для списків. Функції range(), next(), iter()

---

Зміст

• 1. Що таке об’єкти-ітератори (ітеровані об’єкти)?
• 2. Що таке протокол ітерацій?
• 3. Що таке ітератори списків?
• 4. Використання функцій next() та iter() для обходу списку. Приклади
• 5. Використання функції __next__() для обходу списку. Приклад
• 6. Ручний та автоматичний способи виконання ітерацій. Приклад
• 7. Що таке генератори списків?
• 8. Приклад генерування списку на основі існуючого списку
• 9. Функція range(). Генерування списку. Приклади
• Зв’язані теми

---

Пошук на інших ресурсах:

1. Що таке об’єкти-ітератори (ітеровані об’єкти)?

Об’єкт-ітератор – це об’єкт, який відповідає наступним критеріям:

• об’єкт є послідовністю, яка може бути фізичною чи віртуальною. Віртуальна послідовність формується за вимогою;
• в поєднанні з циклом for об’єкт видає один результат (елемент) з послідовності.

До таких об’єктів відносяться списки, кортежі, рядки.

  ⇑

2. Що таке протокол ітерацій?

Протокол ітерацій – це така поведінка ітерованого об’єкту, при якій:

• ітерований об’єкт реалізує метод __next__() для отримання наступного значення в послідовності;
• після отримання серії результатів та для її закінчення, ітерований об’єкт генерує виключення StopIteration.

  ⇑

3. Що таке ітератори списків?

Ітератори списків – це об’єкти:

• які підтримують можливість здійснення ітерацій по послідовностях;
• які повертаються функцією iter() а також підтримують функцію next(). Робота цих функцій описується нижче.

Ітератори списків застосовуються до ітерованих об’єктів (об’єктів-ітераторів). Ітерованими об’єктами можуть бути списки, кортежі, рядки.

  ⇑

4. Використання функцій next() та iter() для обходу списку. Приклади

Функції next() та iter() призначені для ручного обходу списків.

Функція next() використовується для отримання наступного елементу в послідовності (в ітерованому об’єкті). Функція next() звертається до функції __next__() (див. п. 5).

Функція iter() призначена для отримання об’єкту-ітератора. Кожен об’єкт-ітератор має вбудований метод __next__().

Приклад 1. Обхід списку з допомогою функцій iter() та next().

# обхід списку з допомогою функцій iter() та next()
# заданий список
A = [ 3, 8, 12, 20 ]

# отримати об'єкт-ітератор для списку A
I = iter(A)
print("I = ", I)

# отримати поточне значення та перейти до наступного елементу послідовності
t = next(I) # t = 3
print("t = ", t)

# наступний елемент списку
t = next(I) # t = 8
print("t = ", t)

Результат виконання програми

I = <list_iterator object at 0x03DD1870>
t = 3
t = 8

Приклад 2. Читання текстового файлу.

Задано текстовий файл, в якому записані числа (або інша інформація). Файл розміщений на диску за шляхом

E:\1\myfile.txt

Нижче наведений програмний код читання інформації з файлу з допомогою функцій iter() та next().

# читання з файлу з допомогою функцій iter() та next()
# заданий файл e:\1\myfile.txt
fp = open('e:\\1\\myfile.txt')

# прочитати файл з допомогою циклу while
I = iter(fp) # отримати ітератор

# цикл виведення на екран рядків у файлі
while True:
    try:
        t = next(I) # спроба взяти наступний рядок у файлі
    except:
        StopIteration # зупинити ітерації, якщо кінець файлу
        break

print(t, end='') # вивести рядок

Результатом виконання програми буде вивід вмісту файлу. Для коректного завершення читання файлу, використовується блок try…except.

У функції print(), якщо забрати рядок

end=''

то в кожному рядку при виведенні файлу буде додаватись зайвий новий рядок.

  ⇑

5. Використання функції __next__() для обходу списку. Приклад

Функція __next__() використовується для обходу списку так само як і функція next(). Функція __next__() застосовується для ітерованого об’єкту.

У прикладі демонструється обхід списку з допомогою функції __next__(). Для створення об’єкта-ітератора викликається функція iter().

# обхід списку з допомогою функцій iter() та next()
# заданий список
A = [ 'abc', 'AAA', 'BBB' ]

# отримати об'єкт-ітератор для списку A
IA = iter(A)
print("IA = ", IA)

# вивести поточне значення та перейти до наступного елементу списку
t = IA.__next__() # t = 'abc'
print("t = ", t)

# наступний елемент списку
t = IA.__next__()
print("t = ", t) # t = 'AAA'

# наступний елемент
t = IA.__next__()
print("t = ", t) # t = 'BBB'

# спроба взяти наступний елемент, якого немає в списку
t = IA.__next__() # виключення StopIteration
print("t = ", t)

У результаті виконання програми буде отримано наступний результат

IA = <list_iterator object at 0x040D7850>
t = abc
t = AAA
t = BBB
Traceback (most recent call last):
File "C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python37-32\Lists04.py", line 23, in <module>
    t = IA.__next__()
StopIteration

Як видно з результату, спроба викликати неіснуючий елемент списку викликає виключення StopIteration.

  ⇑

6. Ручний та автоматичний способи виконання ітерацій. Приклад

Ітерації в послідовності можна виконувати ручним або автоматичним способами. Автоматичний спосіб передбачає застосування циклу for. Для організації ручного способу виконання ітерацій використовується цикл while.

В автоматичному способі отримання ітератора функцією iter(), приріст ітератора функцією next() та обробка виключення StopIteration здійснюються автоматично.

В ручному способі в циклі while обробка послідовності здійснюється з допомогою блоку try…except. Цей блок виконує операцію та перехоплює виключення, які можуть виникнути.

Приклад організації автоматичного та ручного способів виконання ітерацій для заданого списку

# ручний та автоматичний спосіб виконання ітерацій
# заданий список
A = [ 2, 3, 5, 7, 15 ]

# автоматичний спосіб виконання ітерацій
print("Автоматичний спосіб:")
for t in A:
    print(t*t)

# ручний спосіб
print("\nРучний спосіб:")
I = iter(A) # отримати ітератор для списку A

while True:
    try:
        t = next(I) # те саме що й I.__next__()
    except StopIteration:
        break
    print(t**3)

Результат виконання програми:

Автоматичний спосіб:
4
9
25
49
225

Ручний спосіб:
8
27
125
343
3375

  ⇑

7. Що таке генератори списків?

Генератори списків – це засоби, які дозволяють формувати списки на основі заданого виразу чи правила використовуючи протокол ітерацій.

З допомогою генераторів, списки можуть утворюватись:

• на основі раніше створених списків;
• з використанням вбудованих засобів Python, наприклад функції range().

---

---

  ⇑

 8. Приклад генерування списку на основі існуючого списку

У прикладі на основі існуючого списку A формується інший список B. Кожен елемент списку B множиться на значення 2.2.

# генератор списку
# створити список парних чисел від 0 до 10
A = [ 2, 4, 6, 8, 10 ]

# на основі даних списку A утворити інший список
B = [ t*2.2 for t in A ]
print("A = ", A)
print("B = ", B)

У вищенаведеному прикладі, в рядку

B = [ t*2.2 for t in A ]

з списку A послідовно витягується елемент за елементом. Отриманий елемент записується в об’єкт t. Перед ключовим словом for вказується формула утворення нового списку

t*2.2

На основі даного зразка можна створювати власні нові списки беручи за основу інші, раніше створені списки.

Результат виконання програми

A = [2, 4, 6, 8, 10]
B = [4.4, 8.8, 13.200000000000001, 17.6, 22.0]

  ⇑

9. Функція range(). Генерування списку. Приклади

Для генерування списків використовуються вбудовані функції Python. Поширеною функцією генерування послідовностей є функція range().

Функція range() може отримувати від 1 до 3 параметрів. В залежності від кількості параметрів, функція формує діапазон цілих чисел за відповідними правилами. Нижче наведено особливості функції range() в залежності від кількості отримуваних параметрів:

• 1 параметр – цей параметр вказує значення максимального елементу в послідовності (верхня межа). Мінімальним елементом в послідовності є 0. Якщо в якості параметра вказати від’ємне значення, то то функція повертає пусту послідовність. Крок між сусідніми елементами послідовності рівний 1;
• 2 параметри. Перший параметр вказує найменший елемент в послідовності. Другий параметр вказує найбільший елемент в послідовності. Крок між сусідніми елементами послідовності рівний 1;
• 3 параметри. Перші два параметри вказують відповідно найменший та найбільший елементи послідовності. Третій параметр вказує крок зміни при формуванні наступного елементу послідовності.

Приклад 1. Генерування списку цілих чисел функцією range().

# генератори списків
# 1. Згенерувати список чисел, крок зсуву = 1
A = list(range(-5,5)) # A = [-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]

# 2. Згенерувати список з 5 чисел на інтервалі [0,10] з кроком 2
B = list(range(0,10,2)) # B = [0, 2, 4, 6, 8]

print("A = ", A)
print("B = ", B)

Результат виконання програми

A = [-5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4]
B = [0, 2, 4, 6, 8]

Приклад 2. Зміна списку з використанням функції range().

# зміна списку з допомогою функції range()
# сформувати список
A = list(range(10,50,5))
print("A = ", A)

# змінити список - подвоїти кожен елемент списку
for i in range(len(A)):
    A[i]*=2
print("A*2 = ", A)

Результат виконання програми

A = [10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45]
A*2 = [20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90]

Приклад 3. Використання функції range(), яка отримує один параметр.

# функція range() з одним параметром
# створити список чисел від 1 до 10
A = list(range(10)) # A = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print("A = ", A)

Результат виконання програми

A = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

  ⇑

---

Зв’язані теми

• Списки. Властивості списків. Приклади, що демонструють властивості списків
• Операції над списками: конкатенація (+), дублювання (*), видалення, зріз, доступ за індексом
• Обробка списків у циклах. Створення списків з допомогою генераторів списків. Ітерації по списках. Представлення та обробка матриць з допомогою списків. Операція in
• Методи роботи зі списками. Приклади

  ⇑

---